JP5211655B2 - スピンドルモータの製造方法およびスピンドルモータ - Google Patents

スピンドルモータの製造方法およびスピンドルモータ Download PDF

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Description

本発明は、スピンドルモータの製造方法および当該製造方法により製造されたスピンドルモータに関する。
パーソナルコンピュータやカーナビゲーション等に使用されるハードディスク装置には、磁気ディスクをその中心軸を中心として回転させるためのスピンドルモータが搭載されている。スピンドルモータは、ハードディスク装置のハウジングに固定されるステータ部と、磁気ディスクを装着しステータ部に対して相対回転するロータ部とを有している。
スピンドルモータには種々のタイプが存在するが、いわゆる軸固定型のスピンドルモータは、ステータ部の一部としてシャフトが固定配置され、シャフトの周囲においてロータ部が回転する構成となっている。このような軸固定型のスピンドルモータでは、ロータ部は、シャフトに対して相対回転可能に嵌挿されたスリーブと、当該スリーブと一体として回転するハブとを有している。そして、ハブには、ディスクを載置するためのフランジ面(ディスク支持面)が形成されている。
このような従来のスピンドルモータの構成は、例えば、特許文献1〜3に開示されている。
特開2000−354349号公報 特開2002−5171号公報 特開2005−48890号公報
上記のようなスピンドルモータにおいて、スリーブの内周面やハブのフランジ面の仕上がり状態は、磁気ディスクの保持姿勢や回転精度に大きな影響を与える。すなわち、磁気ディスクをシャフトの中心軸に対して垂直な姿勢で安定して回転させるためには、シャフトの外周面に対向するスリーブの内周面が中心軸に対して平行となるように、また、磁気ディスクを支持するフランジ面が中心軸に対して垂直となるように、スリーブの内周面およびハブのフランジ面をそれぞれ高精度に仕上げることが望ましい。スリーブの内周面およびハブのフランジ面の仕上がり状態が不十分であれば、磁気ディスクの記録面に対する磁気ヘッドの浮上量が安定せず、高密度の記録の妨げともなり得る。
また、スリーブおよびハブを固定する際には、不可避的にスリーブおよびハブの双方に僅かな歪みが発生する。このようなスリーブおよびハブの歪みが、ディスクの保持姿勢や回転精度に影響を与えることも考えられる。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、スリーブの内周面およびハブのフランジ面を精度よく仕上げ、それによりディスクの保持姿勢や回転精度を向上させることができるスピンドルモータの製造技術を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、所定の中心軸に沿って配置されたシャフトと、前記シャフトの外周側に配置されてその内周面が前記シャフトを取り囲む略円筒状のスリーブと、前記スリーブに固定されるとともにディスクを支持するハブとを有し、前記シャフトに対して前記スリーブおよび前記ハブを一体として回転させることにより、前記ハブに支持されたディスクを前記中心軸を中心として回転させるスピンドルモータの製造方法であって、a)前記スリーブの外周面と前記ハブの内周面とを固定する工程と、b)前記工程a)の後に、前記スリーブおよび前記ハブをチャックして前記中心軸を中心として回転させつつ、前記スリーブの前記内周面と、前記ハブの前記ディスクが載置されるフランジ面とに切削加工を行う工程とを備え、前記スリーブの内周面は、流体動圧を誘起する動圧発生用溝列が形成される部位を含み、前記部位を含む前記内周面と、前記a)工程によって構成された前記スリーブの外周面と前記ハブの内周面との固定領域と、は径方向において重なり、前記b)工程において、前記動圧発生用溝列が形成される部位を含む前記内周面に切削加工を行う、ことを特徴とするスピンドルモータの製造方法。
請求項2に係る発明は、請求項1に記載のスピンドルモータの製造方法であって、前記工程b)では、前記切削加工を行う間、前記スリーブおよび前記ハブを一定の保持状態でチャックしつつ前記中心軸を中心として回転させることを特徴とする。
請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に記載のスピンドルモータの製造方法であって、前記シャフトには、前記シャフトの外周面から前記中心軸に対する径方向の外側へ向けて突出する環状部が形成され、前記スリーブは、前記内周面に連続し且つ前記環状部と微少間隙を介して対向する軸受面を有し、前記工程b)では、前記スリーブおよび前記ハブをチャックして前記中心軸を中心として回転させつつ、前記スリーブの前記内周面および前記軸受面と、前記ハブの前記フランジ面とに切削加工を行うことを特徴とする。
請求項4に係る発明は、請求項3に記載のスピンドルモータの製造方法であって、前記軸受面は、前記環状部の一端面と微小間隙を介して前記中心軸に沿った方向に対向するスラスト軸受面であることを特徴とする。
請求項5に係る発明は、請求項3または請求項4に記載のスピンドルモータの製造方法であって、前記ハブは、前記環状部の外周面と前記径方向に間隙を介して対向する円筒面を有し、前記工程b)では、前記スリーブおよび前記ハブをチャックして前記中心軸を中心として回転させつつ、前記スリーブの前記内周面と、前記ハブの前記フランジ面および前記円筒面とに切削加工を行うことを特徴とする。
請求項6に係る発明は、請求項1ないし請求項5のいずれかに記載のスピンドルモータの製造方法であって、c)前記工程b)の後に、前記スリーブの前記内周面に、流体動圧を誘起する動圧発生用溝列を形成する工程を更に備えることを特徴とする。
請求項7に係る発明は、請求項6に記載のスピンドルモータの製造方法であって、前記ハブは、前記動圧発生用溝列を形成する際に加工位置の基準とされる加工基準面を有し、前記工程b)では、前記スリーブおよび前記ハブをチャックして前記中心軸を中心として回転させつつ、前記スリーブの前記内周面と、前記ハブの前記フランジ面および前記加工基準面とに切削加工を行うことを特徴とする。
請求項8に係る発明は、請求項3ないし請求項5のいずれかに記載のスピンドルモータの製造方法であって、d)前記工程b)の後に、前記スリーブの前記軸受面に、流体動圧を誘起する動圧発生用溝列を形成する工程を更に備えることを特徴とする。
請求項9に係る発明は、請求項8に記載のスピンドルモータの製造方法であって、前記ハブは、前記動圧発生用溝列を形成する際に加工位置の基準とされる加工基準面を有し、前記工程b)では、前記スリーブおよび前記ハブをチャックして前記中心軸を中心として回転させつつ、前記スリーブの前記内周面および前記軸受面と、前記ハブの前記フランジ面および前記加工基準面とに切削加工を行うことを特徴とする。
請求項10に係る発明は、請求項1ないし請求項9のいずれかに記載のスピンドルモータの製造方法であって、前記工程b)では、前記スリーブと前記ハブとの境界部において前記スリーブの表面および前記ハブの表面に連続的に切削加工を行うことを特徴とする。
請求項11に係る発明は、請求項10に記載のスピンドルモータの製造方法であって、前記工程b)では、前記スリーブおよび前記ハブをチャックして前記中心軸を中心として回転させつつ、前記スリーブの前記内周面から前記ハブの前記フランジ面に亘る前記スリーブの表面および前記ハブの表面に連続的に切削加工を行うことを特徴とする。
請求項12に係る発明は、請求項1ないし請求項11のいずれかに記載のスピンドルモータの製造方法であって、前記工程a)では、前記スリーブと前記ハブとを焼きばめにより固定することを特徴とする。
請求項13に係る発明は、請求項12に記載のスピンドルモータの製造方法であって、前記ハブは、アルミニウムを素材とすることを特徴とする。
請求項14に係る発明は、スピンドルモータであって、請求項1ないし請求項13のいずれかに記載の製造方法により製造されたことを特徴とする。
請求項1〜13に記載の発明によれば、スリーブとハブとを固定した後に、スリーブおよびハブをチャックして中心軸を中心として回転させつつ、スリーブの内周面とハブのフランジ面とに切削加工を行う。このため、中心軸やスリーブの内周面に対してフランジ面が垂直となるように、フランジ面を精度よく仕上げることができる。また、スリーブとハブとを固定したときにスリーブおよびハブが僅かに歪んだとしても、その歪みに関わらずスリーブの内周面およびハブのフランジ面を中心軸に対して精度よく仕上げることができる。
特に、請求項2に記載の発明によれば、切削加工を行う間、スリーブおよびハブを一定の保持状態でチャックしつつ中心軸を中心として回転させる。このため、スリーブの内周面およびハブのフランジ面を中心軸に対して更に精度よく仕上げることができる。
特に、請求項3に記載の発明によれば、スリーブとハブとを固定した後に、スリーブおよびハブをチャックして中心軸を中心として回転させつつ、スリーブの内周面および軸受面と、ハブのフランジ面とに切削加工を行う。このため、スリーブの内周面および軸受面と、ハブのフランジ面とを中心軸に対して精度よく仕上げることができる。
特に、請求項4に記載の発明によれば、スリーブの内周面に対してスラスト軸受面が垂直となるように、スラスト軸受面を精度よく仕上げることができる。
特に、請求項5に記載の発明によれば、スリーブとハブとを固定した後に、スリーブおよびハブをチャックして中心軸を中心として回転させつつ、スリーブの内周面と、ハブのフランジ面および円筒面とに切削加工を行う。このため、スリーブの内周面と、ハブのフランジ面および円筒面とを、中心軸に対して精度よく仕上げることができる。とりわけ、スリーブの内周面とハブの円筒面との同軸精度や位置関係を高精度化することができる。
特に、請求項6に記載の発明によれば、スリーブの内周面を切削した後に、当該内周面に、流体動圧を誘起する動圧発生用溝列を形成する。このため、スリーブの内周面に動圧発生用溝列を精度よく形成することができる。
特に、請求項7に記載の発明によれば、スリーブとハブとを固定した後に、スリーブおよびハブをチャックして中心軸を中心として回転させつつ、スリーブの内周面と、ハブのフランジ面および加工基準面とに切削加工を行う。このため、スリーブの内周面と、ハブのフランジ面および加工基準面とを、中心軸に対して精度よく仕上げることができる。とりわけ、スリーブの内周面とハブの加工基準面との位置関係を高精度化することができる。
特に、請求項8に記載の発明によれば、スリーブの軸受面を切削した後に、当該軸受面に、流体動圧を誘起する動圧発生用溝列を形成する。このため、スリーブの軸受面に動圧発生用溝列を精度よく形成することができる。
特に、請求項9に記載の発明によれば、スリーブとハブとを固定した後に、スリーブおよびハブをチャックして中心軸を中心として回転させつつ、スリーブの内周面および軸受面と、ハブのフランジ面および加工基準面とに切削加工を行う。このため、スリーブの内周面および軸受面と、ハブのフランジ面および加工基準面とを、中心軸に対して精度よく仕上げることができる。とりわけ、スリーブの軸受面とハブの加工基準面との位置関係を高精度化することができる。
特に、請求項10に記載の発明によれば、スリーブとハブとの境界部においてスリーブの表面およびハブの表面に連続的に切削加工を行う。このため、スリーブとハブとの境界部の段差を低減させ、スリーブの表面およびハブの表面を全体として滑らかに仕上げることができる。
特に、請求項11に記載の発明によれば、スリーブの内周面からハブのフランジ面に亘るスリーブの表面およびハブの表面に連続的に切削加工を行う。このため、スリーブの内周面からハブのフランジ面に亘るスリーブの表面およびハブの表面を、滑らかに、かつ、中心軸に対して精度良く仕上げることができる。
特に、請求項12に記載の発明によれば、スリーブとハブとを焼きばめにより固定する。このため、スリーブとハブとを容易かつ強固に固定することができる。また、接着剤を使用することなくスリーブとハブとを固定することができる。
特に、請求項13に記載の発明によれば、ハブは、アルミニウムを素材とする。このため、アルミニウムの高い線膨張係数により容易に焼きばめをすることができる。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、説明の便宜上、中心軸Lに沿ってロータ部4側を「上」とし、ステータ部3側を「下」とする。しかしながら、これにより本発明に係るスピンドルモータの設置姿勢が限定されるものではない。
<1.ディスク駆動装置の構成>
図1は、本発明の一実施形態に係るスピンドルモータ1を備えたディスク駆動装置2の縦断面図である。ディスク駆動装置2は、4枚の磁気ディスク22を回転させつつ、磁気ディスク22からの情報の読み出しおよび磁気ディスク22への情報の書き込みを行うハードディスク装置である。図1に示したように、ディスク駆動装置2は、主として、装置ハウジング21、4枚の磁気ディスク(以下、単に「ディスク」という)22、アクセス部23、およびスピンドルモータ1を備えている。
装置ハウジング21は、カップ状の第1ハウジング部材211と、板状の第2ハウジング部材212とを有している。第1ハウジング部材211は、上部に開口を有し、第1ハウジング部材211の内側の底面には、スピンドルモータ1とアクセス部23とが設置されている。第2ハウジング部材212は、第1ハウジング部材211の上部の開口を覆うように第1ハウジング部材211に接合され、第1ハウジング部材211と第2ハウジング部材212とに囲まれた装置ハウジング21の内部空間213に、4枚のディスク22、アクセス部23、およびスピンドルモータ1が収容されている。装置ハウジング21の内部空間213は、塵や埃が少ない清浄な空間とされている。
4枚のディスク22は、いずれも中央部に孔を有する円板状の情報記録媒体である。各ディスク22は、スピンドルモータ1のハブ42に装着され、スペーサ425を介して互いに平行かつ等間隔に積層配置されている。一方、アクセス部23は、4枚のディスクの上面および下面に対向する8つのヘッド231と、各ヘッド231を支持するアーム232と、アーム232を揺動させる揺動機構233とを有している。アクセス部23は、揺動機構233により8本のアーム232をディスク22に沿って揺動させ、8つのヘッド231をディスク22の必要な位置にアクセスさせることにより、回転する各ディスク22の記録面に対して情報の読み出しおよび書き込みを行う。なお、ヘッド231は、ディスク22の記録面に対して情報の読み出しおよび書き込みのいずれか一方のみを行うものであってもよい。
<2.スピンドルモータの構成>
続いて、上記のスピンドルモータ1の詳細な構成について説明する。図2は、スピンドルモータ1の縦断面図である。図2に示したように、スピンドルモータ1は、主として、ディスク駆動装置2の装置ハウジング21に固定されるステータ部3と、ディスク22を装着して所定の中心軸Lを中心として回転するロータ部4とを備えている。
ステータ部3は、ベース部材31、ステータコア32、コイル33、およびシャフト34を有している。
ベース部材31は、アルミニウム等の金属材料により形成され、ディスク駆動装置2の装置ハウジング21にねじ止め固定されている。ベース部材31の中央部には、中心軸に沿ってベース部材31を貫通する貫通孔311が形成されている。また、ベース部材31の貫通孔311よりも外周側(中心軸Lに対する外周側。以下同じ。)には、軸方向(中心軸Lに沿った方向。以下同じ。)に突出した略円筒形状のホルダ部312が形成されている。なお、本実施形態では、ベース部材31と第1ハウジング部材211とが別体となっているが、ベース部材31と第1ハウジング部材211とが単一の部材により構成されていてもよい。
ステータコア32は、ベース部材31のホルダ部312の外周面に嵌着された円環状のコアバック321と、コアバック321から径方向(中心軸Lに直交する方向。以下同じ。)の外周側に突出した複数本のティース部322とを有している。ステータコア32は、例えば、電磁鋼板を軸方向に積層させた積層鋼板により形成されている。
コイル33は、ステータコア32の各ティース部322の周囲に巻回された導線により構成されている。コイル33は、コネクタ331を介して所定の電源装置(図示省略)と接続されている。電源装置からコネクタ331を介してコイル33に駆動電流を与えると、ティース部322には径方向の磁束が発生する。ティース部322に発生した磁束は、後述するロータマグネット43の磁束と互いに作用し、中心軸Lを中心としてロータ部4を回転させるためのトルクを発生させる。
シャフト34は、中心軸Lに沿って配置された略円柱形状の部材である。シャフト34は、ベース部材31の貫通孔311に下端部を嵌入させた状態でベース部材31に固定されている。また、シャフト34の外周面には、後述するスリーブ41の上方に配置される円環状の上部スラストワッシャ341と、後述するスリーブ41の下方に配置される円環状の下部スラストワッシャ342とが嵌着され、それぞれ接着剤によりシャフト34に固定されている。上部スラストワッシャ341および下部スラストワッシャ342は、後述するハブ42と線膨張係数が近い金属材料(例えば、アルミニウムを主成分とする合金や、銅を主成分とする合金)または樹脂材料により形成されている。
図3は、上部スラストワッシャ341およびその周囲の構成を示した拡大縦断面図である。図3に示したように、上部スラストワッシャ341は、後述するスリーブ41の上面41bに対向する下面341aと、後述するハブ42のポンピングシール面421aに対向する外周面341bと、外周面341bの上端部から上方へ向けて収束するテーパ面341cとを有している。また、図4は、下部スラストワッシャ342およびその周囲の構成を示した拡大縦断面図である。図4に示したように、下部スラストワッシャ342は、後述するスリーブ41の下面41cに対向する上面342aと、下方へ向けてやや収束するテーパ状の外周面342bとを有している。
なお、本実施形態では、上部スラストワッシャ341および下部スラストワッシャ342がシャフト34とは別の部材となっているが、シャフト34と、上部スラストワッシャ341又は下部スラストワッシャ342とが単一の部材として構成されていてもよい。
図2に戻る。ロータ部4は、スリーブ41、ハブ42、およびロータマグネット43を有している。
スリーブ41は、シャフト34の外周側に配置されてその内周面がシャフト34を取り囲む略円筒形状の部材である。スリーブ41は、上部スラストワッシャ341と下部スラストワッシャ342との間に配置され、シャフト34に対して回転可能に支持されている。スリーブ41とシャフト34との間の微小な(例えば、数μm程度の)隙間、スリーブ41と上部スラストワッシャ341との間の微小な隙間、スリーブ41と下部スラストワッシャ342との間の微小な隙間、および、スリーブ41の外周面に軸方向に沿って形成されたオイル溝41d(図3および図4参照)には、連続的に潤滑オイル51(図3および図4参照)が充填されている。潤滑オイル51としては、例えば、ポリオールエステル系オイルやジエステル系オイル等のエステルを主成分とするオイルが使用される。
図5は、スリーブ41およびハブ42のみの縦断面図である。図5に示したように、スリーブ41の内周面41aには、シャフト34の外周面とスリーブ41の内周面41aとの間に介在する潤滑オイル51に流体動圧を発生させるためのヘリングボーン形状のラジアル動圧溝列411a,411bが刻設されている。シャフト34に対してスリーブ41およびハブ42が回転するときには、ラジアル動圧溝列411a,411bにより潤滑オイル51が加圧され、潤滑オイル51に発生する流体動圧によりスリーブ41が径方向に支持されつつ回転する。
図6および図7は、それぞれスリーブ41の上面図および下面図である。図6に示したように、スリーブ41の上面41bには、上部スラストワッシャ341の下面341aとスリーブ41の上面41bとの間に介在する潤滑オイル51に流体動圧を発生させるためのスラスト動圧溝列412が刻設されている。また、図7に示したように、スリーブ41の下面41cにも、下部スラストワッシャ342の上面342aとスリーブ41の下面41cとの間に介在する潤滑オイル51に流体動圧を発生させるためのスラスト動圧溝列413が刻設されている。シャフト34に対してスリーブ41およびハブ42が回転するときには、スラスト動圧溝列412,413により潤滑オイル51が加圧され、潤滑オイル51に発生する流体動圧よりスリーブ41が軸方向に支持されつつ回転する。
図2に戻る。ハブ42は、スリーブ41に固定されてスリーブ41とともに回転する部材である。ハブ42は、中心軸Lの周囲において径方向に広がる形状を有する。より詳細に説明すると、ハブ42は、スリーブ41の外周面に焼きばめにより固定される第1円筒部421と、第1円筒部421の上端部から径方向外側へ向けて広がる平面部422と、平面部422の外周縁から垂下する第2円筒部423とを有している。第2円筒部423の外周面42aは、ディスク22の内周部(内周面又は内周縁)に当接する当接面となる。また、第2円筒部423の下端部付近には、径方向外側へ向けて突出し、その上面がディスク22を載置するフランジ面42bとなる台部424が形成されている。
4枚のディスク22は、ハブ42のフランジ面42b上に水平姿勢で、かつ等間隔に積層配置される。すなわち、最下層のディスク22がフランジ面42b上に載置され、その上部に、他の3枚のディスク22がそれぞれスペーサ425を介して順に載置される。そして、最上層のディスク22の上面は、ハブ42の平面部422に取り付けられた押さえ部材426により押圧固定される。また、各ディスク22の内周部は第2円筒部423の外周面42aに接触し、これにより各ディスク22の径方向の移動が規制される。本実施形態では、ディスク22およびハブ42は、いずれもアルミニウムを主たる材料としている。このため、ディスク22およびハブ42の線膨張係数は同一または近似しており、温度が変化した場合にもディスク22とハブ42との間に過度の応力が発生することはない。
台部424の下方の第2円筒部423の外周面には、ロータ部4の質量分布の偏りを補正するためのバランスリング44が取り付けられている。バランスリング44は、ハブ42の内周面または下面に取り付けようとすると、図8に示したように、ハブ42の第2円筒部423を外周側に向けて鈎型に屈曲させる必要がある。このため、図8のような構造では、ディスク22を搭載したときに図中矢印AR1,AR2の方向にハブ42が変形してしまう恐れがある。この点について、本実施形態のハブ42は、第2円筒部423の外周面にバランスリング44を取り付ける構造となっている。このため、台部424の軸方向の厚みを大きく確保することができ、ディスク22を搭載したときのハブ42の変形も小さく抑えることができる。
ハブ42の第1円筒部421の上部の内周面は、上部スラストワッシャ341の外周面341bと微小な隙間を隔てて対向し、上部スラストワッシャ341の外周面341bとの間で潤滑オイル51の漏れを防止するためのポンピングシール部を構成するポンピングシール面421aとなっている。図3および図5に示したように、ハブ42のポンピングシール面421aには、上部スラストワッシャ341の外周面341bとハブ42のポンピングシール面421aとの間に介在する潤滑オイル51に下方へ向かう動圧を発生させるポンピング溝列421bが刻設されている。上部スラストワッシャ341に対してハブ42が回転するときには、ポンピング溝列421bにより潤滑オイル51が加圧され、潤滑オイル51に発生する下方向の流体動圧により潤滑オイル51の漏れが防止される。
既述した通り、上部スラストワッシャ341および下部スラストワッシャ342は、ハブ42と線膨張係数が近い金属材料(例えば、アルミニウムを主成分とする合金や、銅を主成分とする合金)または樹脂材料により形成されている。このため、温度が変化した場合にも、上部スラストワッシャ341の外周面341bとハブ42のポンピングシール面421aとの間隙が極端に大きくなったり、あるいは、上部スラストワッシャ341の外周面341bとハブ42のポンピングシール面421aとが接触してしまったりすることはない。したがって、上部スラストワッシャ341の外周面341bとハブ42のポンピングシール面421aとの間において潤滑オイル51の漏れを良好に防止することができる。
また、ハブ42の第1円筒部421の上面は、中心軸Lに対して垂直に形成されており、当該上面は、後述するスピンドルモータ1の製造工程においてラジアル動圧溝列411a,411b、スラスト動圧溝列412,413、およびポンピング溝列421bを形成する際に加工位置の基準とされる加工基準面42cとなっている。
図2に戻る。ハブ42の第1円筒部421の上面には、中央にシャフト孔を有するキャップ427が取り付けられている。キャップ427は、上部スラストワッシャ341の上方を覆い、キャップ427の外周部に塗布された接着剤によりハブ42に固定されている。図3に示したように、上部スラストワッシャ341のテーパ面341cと当該テーパ面341cに対向するキャップ427との間には、上方やや内側に向けて開いた空間G1が形成される。このため、テーパ面341cとキャップ427との間において、潤滑オイル51は表面張力により下方に引き付けられる。また、テーパ面341cとキャップ427との間の空間G1は、やや内側に向けて開いているため、ロータ部4の回転に伴う遠心力により、テーパ面341cとキャップ427との間の潤滑オイル51は径方向外側へ向けて付勢される。これらの作用により、上部スラストワッシャ341のテーパ面341cとキャップ427との間から潤滑オイル51が漏れ出すことが防止される。
また、図4に示したように、下部スラストワッシャ342は、下方へ向けてやや収束するテーパ状の外周面342bを有している。このため、下部スラストワッシャ342の外周面342bとハブ42の第1円筒部421の内周面との間には、下方へ向けて開いた空間G2が形成されている。このため、下部スラストワッシャ342の外周面342bと第1円筒部421の内周面との間において、潤滑オイル51は表面張力により上方に引きつけられる。これにより、下部スラストワッシャ342の外周面342bと第1円筒部421の内周面との間から潤滑オイル51が漏れ出すことが防止される。
図2に戻る。ロータマグネット43は、ハブ42の平面部422の下面に、ヨーク431を介して取り付けられている。ロータマグネット43は、中心軸Lを取り囲むように円環状に配置されている。ロータマグネット43の内周面は磁極面となっており、ステータコア32の複数のティース部322の外周面に対向する。
このようなスピンドルモータ1において、ステータ部3のコイル33に駆動電流を与えると、ステータコア32の複数のティース部322に径方向の磁束が発生する。そして、ティース部322とロータマグネット43との間の磁束の作用によりトルクが発生し、ステータ部3に対してロータ部4が中心軸Lを中心として回転する。ハブ42上に支持された4枚のディスク22は、スリーブ41およびハブ42とともに中心軸Lを中心として回転する。
<3.スピンドルモータの製造手順>
続いて、上記のスピンドルモータ1の製造手順について説明する。図9は、スピンドルモータ1の製造手順を示したフローチャートである。スピンドルモータ1を製造するときには、まず、切削加工前のスリーブ41と切削加工前のハブ42とを固定する(ステップS1)。具体的には、ハブ42を加熱して膨張させ、スリーブ41とハブ42とを嵌着させた後にハブ42を冷却する、いわゆる焼きばめによりスリーブとハブ42とを固定する。本実施形態のハブ42はアルミニウムを主たる材料としており、線膨張係数が高いため、容易に焼きばめをすることができる。図10は、焼きばめにより固定された切削加工前のスリーブ41およびハブ42の縦断面図である。
次に、一体化されたスリーブ41およびハブ42の表面に切削加工を行う(ステップS2)。具体的には、まず、図11に示したように、所定のチャック機構61によりハブ42をチャックし、中心軸Lを中心としてチャック機構61を回転させることにより、スリーブ41およびハブ42を回転させる。そして、スリーブ41およびハブ42を回転させつつ、スリーブ41およびハブ42の目標とする表面形状(図11中の鎖線)に沿って切削工具62を移動させることにより、ハブ42の表面およびスリーブ41の表面に切削加工を行う。
ここで、チャック機構61は、切削加工の間、持ち替えを行うことなく一定の保持状態でハブ42をチャックしつつ回転させる。また、切削工具62は、ハブ42の第2円筒部423の下端部からスリーブ41の下面41cに亘るハブ42の表面およびスリーブ41の表面に、連続的に切削加工を行う。したがって、ハブ42のフランジ面42b、第2円筒部423の外周面42a、加工基準面42c、ポンピングシール面421a、スリーブ41の上面41b、内周面41a、および下面41cは、全て一定の中心軸Lを中心として回転されつつ切削加工を受ける。これにより、各面の中心軸Lに対する同軸度、平面度、位置、および傾きが高精度に仕上げられる。具体的には、各面について、以下に述べるような仕上げ精度向上の効果が得られる。
まず、スリーブ41の内周面41aとハブ42のフランジ面42bとの関係について説明する。上記のように、スリーブ41とハブ42とは、チャック機構61により一定の保持状態でチャックされ、中心軸Lを中心として回転されつつ切削加工を受ける。このため、スリーブ41の内周面41aは中心軸Lに対して平行となるように、また、ハブ42のフランジ面42bは中心軸Lに対して垂直となるように、それぞれ高精度に仕上げられる。したがって、スリーブ41の内周面41aに対してハブ42のフランジ面42bは、高精度に垂直に仕上げられる。このようにして製造されたスピンドルモータ1においては、スリーブ41の内周面41aは、シャフト34の外周面との間に介在する潤滑オイル51から安定したラジアル動圧を受ける。また、ディスク22は、ハブ42のフランジ面42b上に中心軸Lに対して垂直な姿勢で安定して支持され、これにより、ディスク22の回転精度が向上するとともに、ディスク22の記録面に対するヘッド231の浮上量も安定する。
また、スリーブ41の内周面41aとスリーブ41の上面41bおよび下面41cとの関係についても、同様の効果を得ることができる。すなわち、スリーブ41の内周面41aは中心軸Lに対して平行となるように、また、スリーブ41の上面41bおよび下面41cは中心軸Lに対して垂直となるように、それぞれ高精度に仕上げられる。したがって、スリーブ41の内周面41aに対してスリーブ41の上面41bおよび下面41cは、高精度に垂直に仕上げられる。このようにして製造されたスピンドルモータ1においては、スリーブ41の上面41bと上部スラストワッシャ341との間、およびスリーブ41の下面と下部スラストワッシャ342との間に構成されるスラスト軸受部は良好に機能し、上部スラストワッシャ341と下部スラストワッシャ342との間にスリーブ41が安定して支持される。
スリーブ41の内周面41aとハブ42のポンピングシール面421aとの関係については、次の効果が得られる。すなわち、スリーブ41の内周面41aとハブ42のポンピングシール面421aとは、いずれも中心軸Lに対して平行となるように、高精度に仕上げられる。したがって、スリーブ41の内周面41aとハブ42のポンピングシール面421aとの同軸精度が向上し、スリーブ41の内周面41aとハブ42のポンピングシール面421aとの相対位置もより正確に仕上げられる。このようにして製造されたスピンドルモータ1においては、上部スラストワッシャ341の外周面341bとハブ42のポンピングシール面421aとの間隔が安定し、上部スラストワッシャ341の外周面341bとハブ42のポンピングシール面421aとの間からの潤滑オイル51の漏れが良好に防止される。
更に、スリーブ41の内周面41aとハブ42の加工基準面42cとの関係については、次の効果が得られる。すなわち、スリーブ41の内周面41aは中心軸Lに対して平行となるように、また、ハブ42の加工基準面42cは中心軸Lに対して垂直となるように、それぞれ高精度に仕上げられる。したがって、スリーブ41の内周面41aに対してハブ42の加工基準面42cは、高精度に垂直に仕上げられる。これにより、後続のステップS4において、この加工基準面42cを基準としてスリーブ41の内周面41a、上面41b、および下面41cの正確な位置に、ラジアル動圧溝列411a,411b、スラスト動圧溝列412、およびスラスト動圧溝列413を、それぞれ形成することができる。
また、切削工具62は、スリーブ41とハブ42との境界部Bにおいても、ハブ42の表面からスリーブ41の表面へ切削工具62を連続的に移動させて切削を行う。このため、スリーブ41とハブ42との境界部Bは滑らかに切削され、境界部Bにおける段差は低減される。
また、本実施形態では、スリーブ41とハブ42とを焼きばめにより固定した後に、スリーブ41の表面およびハブ42の表面に切削加工を行っている。スリーブ41とハブ42とを固定するときには、スリーブ41およびハブ42にそれぞれ不可避的に僅かな歪みが発生することとなるが、本実施形態では、その後に切削加工を行うため、固定時の歪みに関わらずスリーブ41の表面およびハブ42の表面を中心軸Lに対して精度よく仕上げることができる。
スリーブ41およびハブ42に対する切削加工が終了すると、スリーブ41およびハブ42の表面から切削屑を除去するために、スリーブ41およびハブ42を洗浄する(ステップS3)。
その後、スリーブ41の内周面41a、上面41b、下面41c、およびハブ42のポンピングシール面421aに、ラジアル動圧溝列411a,411b、スラスト動圧溝列412、スラスト動圧溝列413、およびポンピング溝列421bを、それぞれ形成する(ステップS4)。ラジアル動圧溝列411a,411bおよびスラスト動圧溝列412,413は、例えば、当該動圧溝列を形成する面に電解液を介して電極を対向させ、電極からの電流によりスリーブ41の金属成分を部分的に溶出させる、いわゆる電解加工により形成することができる。電解加工用の治具(上記電極を有する治具)は、ハブ42の加工基準面42cに当接させる当接面を有している。電解加工を行うときには、治具の当接面をハブ42の加工基準面42cに当接させることにより電極の位置を規制し、スリーブ41の表面におけるラジアル動圧溝列411a,411bおよびスラスト動圧溝列412,413の形成位置を定める。なお、ボール転造加工等の他の加工方法により、ラジアル動圧溝列411a,411bおよびスラスト動圧溝列412,413を形成するようにしてもよい。
ポンピング溝列421bは、例えば、ボール状の突起を有する治具をハブ42のポンピングシール面421aの内周側にねじ込む(回転させつつ挿入する)、いわゆるボール転造加工により形成することができる。ボール転造加工を行うときにも、ハブ42の加工基準面42cを基準として治具の位置を定めれば、ポンピングシール面421aにおけるポンピング溝列421bの形成位置を正確に定めることができる。なお、電解加工等の他の加工方法により、ポンピング溝列421bを形成するようにしてもよい。但し、本実施形態のようにハブ42がアルミニウムを主材料としている場合には、アルミニウムに対して電解加工を行うことは困難であるため、ボール転造加工によりポンピング溝列421bを形成することが望ましい。
ラジアル動圧溝列411a,411b、スラスト動圧溝列412、スラスト動圧溝列413、およびポンピング溝列421bの形成が完了すると、次に、スリーブ41およびハブ42のユニットに対して、シャフト34、上部スラストワッシャ341、および下部スラストワッシャ342を取り付ける(ステップS5)。具体的には、まず、シャフト34に対して下部スラストワッシャ342を嵌着させ、シャフト34と下部スラストワッシャ342とを接着材により固定する。そして、スリーブ41に対してシャフト34を下方側から挿通する。更に、スリーブ41の上面側に突出したシャフト34の上部に対して、上部スラストワッシャ341を嵌着させ、シャフト34と上部スラストワッシャ341とを接着剤により固定する。これにより、シャフト34、上部スラストワッシャ341、および下部スラストワッシャ342のユニットと、スリーブ41およびハブ42のユニットとが、相対回転可能な状態で係合される。その後、ハブ42の第1円筒部421の上面にキャップ427を取り付け、ハブ42とキャップ427とを接着剤により固定する。
続いて、上部スラストワッシャ341と下部スラストワッシャ342とに挟まれたスリーブ41の周囲の間隙に、潤滑オイル51を充填する(ステップS6)。具体的には、まず、スリーブ41、ハブ42、およびシャフト34を含むユニットを所定のチャンバの内部に収容し、当該チャンバの内部を減圧させる。そして、下部スラストワッシャ342とハブ42との間の隙間から潤滑オイル51を注入し、その後チャンバの内部を復圧させることにより、スリーブ41の周囲の間隙に潤滑オイル51を圧送する。潤滑オイル51は、スリーブ41とシャフト34との間、スリーブ41と上部スラストワッシャ341との間、スリーブ41と下部スラストワッシャ342との間、および、スリーブ41の外周面に形成されたオイル溝41dに、連続的に充填される。
その後、ハブ42の平面部422の下面に、ヨーク431およびロータマグネット43を取り付ける(ステップS7)。具体的には、ハブ42の平面部422の下面に形成された突状部に対して、ヨーク431の上部を圧入することにより、ハブ42とヨーク431とを固定する。また、ヨーク431とロータマグネット43とは、例えば接着剤により固定される。
上記の一連の工程の後、あるいは、上記の一連の工程と並行して、ベース部材31にステータコア32およびコイル33を固定する(ステップS8)。具体的には、例えば、ベース部材31のホルダ部312の外周面にステータコア32のコアバック321を圧入することにより、ベース部材31とステータコア32とを固定する。コイル33からのびる導線は、コネクタ331に接続される。
その後、ベース部材31の貫通孔311にシャフト34の下端部を圧入することにより、ベース部材31とシャフト34とを固定する(ステップS9)。以上をもって、スピンドルモータ1が完成する。
<4.変形例>
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、1つの切削工具62を使用してハブ42の表面およびスリーブ41の表面に切削加工を行っていたが、2つ以上の切削工具を使用して切削加工を行ってもよい。すなわち、チャック機構61により一定の保持状態でハブ42をチャックして回転させつつ、切削位置に応じて複数の切削工具を使い分けて切削加工を行ってもよい。
また、上記の実施形態では、ハブ42が1部材として構成されていたが、図12に示したように、ハブ42が、ハブ本体部42pと軸受ハウジング部42qとの2部材から構成されていてもよい。図12の例では、軸受ハウジング部42qとスリーブ41とが焼きばめにより固定され、これにより、スリーブ41、軸受ハウジング部42q、およびハブ本体部42pが一体化されている。軸受ハウジング部42qは、線膨張係数の大きい銅や樹脂を主たる材料として形成すれば、スリーブ41に対して容易に焼きばめをすることができる。但し、上記の実施形態のように、ハブ42を1部材として構成した方が、ハブ42の表面における段差をより低減させることができ、切削油の残渣を防止することができる点で望ましい。
また、上記の実施形態では、ポンピング溝列421bは、ハブ42のポンピングシール面421aに形成されていたが、ポンピング溝列421bは、ハブ42のポンピングシール面421aおよび上部スラストワッシャ341の外周面のいずれか一方に形成されていればよい。また、上記の実施形態では、ラジアル動圧溝列411a,411bは、スリーブ41の内周面41aに形成されていたが、ラジアル動圧溝列411a,411bは、スリーブ41の内周面41aおよびシャフト34の外周面のいずれか一方に形成されていればよい。
同様に、上記の実施形態では、スラスト動圧溝列412は、スリーブ41の上面41bに形成されていたが、スラスト動圧溝列412は、スリーブ41の上面および上部スラストワッシャ341の下面のいずれか一方に形成されていればよい。また、上記の実施形態では、スラスト動圧溝列413は、スリーブ41の下面41cに形成されていたが、スラスト動圧溝列413は、スリーブ41の下面41cおよび下部スラストワッシャ342の上面のいずれか一方に形成されていればよい。
また、上記の実施形態では、ハブ42はアルミニウムを主材料としていたが、ハブ42は、磁性SUS(ステンレス)や冷間圧延鋼板(SPCC,SPCD,SPCE)等の金属材料から形成されていてもよい。但し、アルミニウムのように線膨張係数の高い材料を使用すれば、容易に焼きばめ行うことができる点で望ましい。
また、上記の実施形態では、スリーブ41の内周面41aに形成されるラジアル動圧溝列411bを上下に非対称なヘリングボーン形状とし、これにより、潤滑オイル51が一方向に循環するように、潤滑オイル51の流れを形成していた。しかしながら、図13に示したように、ハブ42の内周面にスパイラル状の溝列421cを刻設し、このような溝列421cにより潤滑オイル51を一方向に循環させるようにしてもよい。図13の例では、ハブ42の回転方向に応じて、溝列421cの各溝の上端部または下端部に潤滑オイル51が流入し、各溝の他方の端部から潤滑オイル51が流出する。このため、スリーブ41とハブ42との間にはスパイラル状の溝列421cに沿って上下方向の潤滑オイル51の流れが形成され、これにより、潤滑オイル51を一方向に循環させることができる。このようなスパイラル状の溝列421cを利用すれば、ラジアル動圧溝列411bを必ずしも上下に非対称な形状とする必要はなく、ラジアル動圧溝列411bの形成位置の自由度を向上させることができる。
また、上記の実施形態では、チャック機構61は、ハブ42の第2円筒部423の内周面に保持爪を当接させることにより、ハブ42およびスリーブ41のユニットを保持していた。しかしながら、チャック機構61は、ハブ42の他の部分をチャックするものであってもよく、また、スリーブ41をチャックするものであってもよい。
また、上記のスピンドルモータ1は、磁気ディスク22を回転させるためのものであったが、本発明は、光ディスク等の他の記録ディスクを回転させるためのスピンドルモータにも適用することができる。
ディスク駆動装置の縦断面図である。 スピンドルモータの縦断面図である。 上部スラストワッシャおよびその周囲の構成を示した拡大縦断面図である。 下部スラストワッシャおよびその周囲の構成を示した拡大縦断面図である。 スリーブおよびハブのみの縦断面図である。 スリーブの上面図である。 スリーブの下面図である。 バランスリングをハブの内周面に取り付けた場合の第2円筒部およびその周囲の構成を示した縦断面図である。 スピンドルモータの製造手順を示したフローチャートである。 切削加工前のスリーブおよびハブの縦断面図である。 切削加工時のスリーブおよびハブの様子を示した図である。 変形例に係るスピンドルモータの縦断面図である。 変形例に係るハブの縦断面図である。
符号の説明
1 スピンドルモータ
2 ディスク駆動装置
3 ステータ部
31 ベース部材
32 ステータコア
33 コイル
34 シャフト
341 上部スラストワッシャ
342 下部スラストワッシャ
4 ロータ部
41 スリーブ
41a 内周面
41b 上面
41c 下面
411a,411b ラジアル動圧溝列
412,413 スラスト動圧溝列
42 ハブ
42a 外周面
42b フランジ面
42c 加工基準面
421a ポンピングシール面
421b ポンピング溝列
43 ロータマグネット
51 潤滑オイル
L 中心軸

Claims (14)

  1. 所定の中心軸に沿って配置されたシャフトと、前記シャフトの外周側に配置されてその内周面が前記シャフトを取り囲む略円筒状のスリーブと、前記スリーブに固定されるとともにディスクを支持するハブとを有し、前記シャフトに対して前記スリーブおよび前記ハブを一体として回転させることにより、前記ハブに支持されたディスクを前記中心軸を中心として回転させるスピンドルモータの製造方法であって、
    a)前記スリーブの外周面と前記ハブの内周面とを固定する工程と、
    b)前記工程a)の後に、前記スリーブおよび前記ハブをチャックして前記中心軸を中心として回転させつつ、前記スリーブの前記内周面と、前記ハブの前記ディスクが載置されるフランジ面とに切削加工を行う工程とを備え、
    前記スリーブの内周面は、流体動圧を誘起する動圧発生用溝列が形成される部位を含み、
    前記部位を含む前記内周面と、前記a)工程によって構成された前記スリーブの外周面と前記ハブの内周面との固定領域と、は径方向において重なり、
    前記b)工程において、前記動圧発生用溝列が形成される部位を含む前記内周面に切削加工を行う、
    ことを特徴とするスピンドルモータの製造方法。
  2. 請求項1に記載のスピンドルモータの製造方法であって、
    前記工程b)では、前記切削加工を行う間、前記スリーブおよび前記ハブを一定の保持状態でチャックしつつ前記中心軸を中心として回転させることを特徴とするスピンドルモータの製造方法。
  3. 請求項1または請求項2に記載のスピンドルモータの製造方法であって、
    前記シャフトには、前記シャフトの外周面から前記中心軸に対する径方向の外側へ向けて突出する環状部が形成され、
    前記スリーブは、前記内周面に連続し且つ前記環状部と微少間隙を介して対向する軸受面を有し、
    前記工程b)では、前記スリーブおよび前記ハブをチャックして前記中心軸を中心として回転させつつ、前記スリーブの前記内周面および前記軸受面と、前記ハブの前記フランジ面とに切削加工を行うことを特徴とするスピンドルモータの製造方法。
  4. 請求項3に記載のスピンドルモータの製造方法であって、
    前記軸受面は、前記環状部の一端面と微小間隙を介して前記中心軸に沿った方向に対向するスラスト軸受面であることを特徴とするスピンドルモータの製造方法。
  5. 請求項3または請求項4に記載のスピンドルモータの製造方法であって、
    前記ハブは、前記環状部の外周面と前記径方向に間隙を介して対向する円筒面を有し、
    前記工程b)では、前記スリーブおよび前記ハブをチャックして前記中心軸を中心として回転させつつ、前記スリーブの前記内周面と、前記ハブの前記フランジ面および前記円筒面とに切削加工を行うことを特徴とするスピンドルモータの製造方法。
  6. 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載のスピンドルモータの製造方法であって、
    c)前記工程b)の後に、前記スリーブの前記内周面に、流体動圧を誘起する動圧発生用溝列を形成する工程を更に備えることを特徴とするスピンドルモータの製造方法。
  7. 請求項6に記載のスピンドルモータの製造方法であって、
    前記ハブは、前記動圧発生用溝列を形成する際に加工位置の基準とされる加工基準面を有し、
    前記工程b)では、前記スリーブおよび前記ハブをチャックして前記中心軸を中心として回転させつつ、前記スリーブの前記内周面と、前記ハブの前記フランジ面および前記加工基準面とに切削加工を行うことを特徴とするスピンドルモータの製造方法。
  8. 請求項3ないし請求項5のいずれかに記載のスピンドルモータの製造方法であって、
    d)前記工程b)の後に、前記スリーブの前記軸受面に、流体動圧を誘起する動圧発生用溝列を形成する工程を更に備えることを特徴とするスピンドルモータの製造方法。
  9. 請求項8に記載のスピンドルモータの製造方法であって、
    前記ハブは、前記動圧発生用溝列を形成する際に加工位置の基準とされる加工基準面を有し、
    前記工程b)では、前記スリーブおよび前記ハブをチャックして前記中心軸を中心として回転させつつ、前記スリーブの前記内周面および前記軸受面と、前記ハブの前記フランジ面および前記加工基準面とに切削加工を行うことを特徴とするスピンドルモータの製造方法。
  10. 請求項1ないし請求項9のいずれかに記載のスピンドルモータの製造方法であって、
    前記工程b)では、前記スリーブと前記ハブとの境界部において前記スリーブの表面および前記ハブの表面に連続的に切削加工を行うことを特徴とするスピンドルモータの製造方法。
  11. 請求項10に記載のスピンドルモータの製造方法であって、
    前記工程b)では、前記スリーブおよび前記ハブをチャックして前記中心軸を中心として回転させつつ、前記スリーブの前記内周面から前記ハブの前記フランジ面に亘る前記スリーブの表面および前記ハブの表面に連続的に切削加工を行うことを特徴とするスピンドルモータの製造方法。
  12. 請求項1ないし請求項11のいずれかに記載のスピンドルモータの製造方法であって、
    前記工程a)では、前記スリーブと前記ハブとを焼きばめにより固定することを特徴とするスピンドルモータの製造方法。
  13. 請求項12に記載のスピンドルモータの製造方法であって、
    前記ハブは、アルミニウムを素材とすることを特徴とするスピンドルモータの製造方法。
  14. 請求項1ないし請求項13のいずれかに記載の製造方法により製造されたスピンドルモータ。
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